CHƯƠNG III: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA MMT TRONG SƠN
3.2. Ảnh hưởng của việc bổ sung MMT đã biến tính lên một số tính chất của sơn [8]
3.2.4.2. Các loại sơn nhanh khô
Ba loại tính chất cơ học của sơn epoxy nhanh khô đã được đánh giá, về độ cứng, sự xước và kháng mài mòn. Hình 3.10 trình bày kết quả kiểm tra độ cứng Buchholz của sơn nhanh khô. Giá trị độ cứng của E6/Ep661 chưa biến tính là khoảng 104 đơn vị độ cứng và giá trị này đã giảm nhẹ sau khi đưa ra một lượng nhỏ mMMT vào hệ sơn (tương ứng giá trị 100 cho lớp phủ với 2,5% khối lượng của N5 và 102 cho lớp phủ với 2,5%
38
khối lượng % của PS1). Hệ duy nhất dựa trên E6/Ep661/5 % khối lượng của PS1 có độ cứng cao hơn (112 đơn vị độ cứng) so với E6/Ep661 chưa biến tính.
Hình 3.10. Độ cứng của sơn/sơn lót với MMT đã được biến tính với N5 và PS1 MMT: (1) E6/Ep661, (2) E6011/IDA-2 và (3) E664/IDA-2.
Các lớp phủ dựa trên E6011/IDA-2 và E664/IDA-2 với MMT đã biến tính thường đạt được độ cứng cao hơn so với các hệ sơn tương tự mà không có mMMT. Tham số này tăng từ 95 đơn vị (lớp sơn chưa biến tính E6011/IDA-2) đến tối đa 104 đơn vị (đối với lớp sơn với 5% khối lượng của N5) và từ 81 (E664/IDA-2) đến tối đa 91 đơn vị (E664/IDA-2 với 5% khối lượng của N5).
Tính chống xước bị ảnh hưởng bởi việc thêm mMMT (Hình 3.10). Tất cả các loại sơn có MMT đã biến tính đều có giá trị tương tự hoặc cao hơn của tham số ở trên so với các hệ sơn chưa hoàn thiện. Điều này đặc biệt rõ ràng đối với các lớp sơn nước với N5 MMT; khả năng chống trầy xước của hệ E6/Ep661/N5 khoảng 2100g (trong khi lớp sơn không có mMMT là khoảng 1350g). Tuy nhiên, lớp sơn chống ăn mòn cao nhất dựa trên dung môi E6011/IDA-2: khoảng 2950g đối với E6011/IDA-2/N5 (không có mMMT: 2650g). Dữ liệu chống xước cho lớp sơn E664/IDA-2 với mMMTs ở cùng mức với hệ thống sơn nước: 2100g đối với E664/IDA-2/N5 (không có mMMT: 1750g).
39
Hình 3.11. Độ chống trầy xước của sơn đã được xử lý bằng MMT N5 và PS1:
E6/Ep661, E6011/IDA-2 và E664/IDA-2.
Việc thêm PS1 MMT vào các chế phẩm sơn thực tế không làm ảnh hưởng đến khả năng chống trầy xước của lớp sơn nhanh khô nhưng làm tăng đáng kể tính kháng mài mòn (Hình 3.11). Lớp phủ dựa trên E6/Ep661 với PS1 hoặc N5 có tỷ lệ mài mòn cao nhất (khoảng 835g/m so với lớp phủ mMMT thấp hơn 750g/m và cũng có lớp phủ không hoàn thiện khoảng 700g/m). Hiệu quả tương tự đã được quan sát thấy đối với các lớp phủ khác. Đối với E6011/IDA-2, các kết quả có thể so sánh với giá trị chống mài mòn cao nhất cho E6/Ep661/mMMT.
Hình 3.12. Độ chống mài mòn của sơn mài/sơn đã được biến tính với MMT N5 và PS1: (1) E6/Ep661, (2) E6011/IDA-2 và (3) E664/IDA-2.
40
Sự kết dính của các lớp sơn mMMT biến tính, dựa trên hệ E6/Ep661 được nâng cấp đáng kể (từ 2o đến 1o của độ bám dính chéo) và đã được tìm thấy là riêng biệt với hàm lượng MMT (Hình 6). Tương tự, các giá trị cao của tham số đó (1o) đã được tìm thấy trong cả hệ E6011/IDA-2 và E664/IDA-2 mMMT đã biến tính.
Hình 3.13. Độ bám dính của sơn mài/ sơn đã được biến tính với MMT N5 và PS1:
E6/Ep661, E6011/IDA-2 và E664/IDA-2.
Mặc dù các lớp sơn mau khô có tính bám dính cao với chất nền thép, thông số quan trọng này có thể bị suy giảm đáng kể sau khi ngâm 7 ngày trong nước cất, đặc biệt đối với lớp sơn từ các hệ thống epoxy có trong nước. Hình 3.13 trình bày kết quả của các thí nghiệm kiểm tra độ bám dính sau khi ngâm 7 ngày trong nước. Các số liệu này có thể được so sánh trực tiếp với các kết quả từ Hình 3.12. Các giá trị độ bám dính giảm từ 1o /2o đến 4o đối với hệ E6/Ep661 và từ 1o đến 5o đối với dung môi E6011/IDA-2 và E664/IDA-2. Chỉ có hệ thống E6/Ep661 với hàm lượng PS1 cao hơn (5% trọng lượng) mới có thể chấp nhận được độ bám dính sau khi ngâm trong nước (3o).
Các thử nghiệm ngâm sơn trong nước cũng được sử dụng để ước lượng sự hấp thụ nước của chúng. Trong mỗi trường hợp, có thể quan sát được sự hấp thụ nước đáng kể của mMMT nhưng hiệu quả đó đặc biệt rõ ràng đối với E6/Ep661 với PS1 MMT (Hình 3.14). Trong hệ thống đó độ hấp thụ nước giảm từ 6,7% khối lượng (lớp phủ chưa biến đổi) thành 3,6% khối lượng (E6/Ep661 với 5% khối lượng của PS1). Kết quả này tốt hơn đáng kể so với các dữ liệu khác đối với các loại sơn nước và sơn phủ. Hơn nữa,
41
tính hấp thụ thấp hơn của các hệ sơn khác cũng đã được nhận thấy (sự biến đổi nước đã thay đổi từ 9,6% khối lượng đối với loại sơn phủ không đổi E6011/IDA-2 đến 6,2% đối với lớp đó với 5% khối lượng N5 và từ 9,1% khối lượng đối với E6011/IDA -2 đến 8,0%
khối lượng đối với E664/IDA-2/5 wt% của PS1).
Hình 3.14. Khả năng hấp thụ nước (sau 7 ngày ngâm trong nước cất) của sơn mài/sơn đã được biến tính bằng Nitroxit N5 và PS1: (1) E6/Ep661, (2)
E6011/IDA-2 và (3) E664/IDA-2.
Kết quả phân tích so sánh các tính chất được khảo sát đối với các loại sơn đã được biến tính cũng như đối với mMMT được trình bày trong Bảng 3.2. Ngoại trừ độ bám dính vào bề mặt thép, tất cả các tính năng của hệ sơn epoxy đã được cải thiện bằng cách thêm mMMT. Tuy nhiên hiệu quả cao nhất đạt được sau khi đưa 5% khối lượng PS1 MMT vào sơn nước E6/Ep661 (tăng độ cứng - 8%, kháng mài mòn - 19% và giảm sự hút nước - 46%) và N5 các hệ thống dung môi (dựa trên nhựa E6011 và E664). Hơn nữa, độ chống trầy xước được cải thiện cao nhất đã được quan sát thấy đối với tất cả các vật liệu sơn được khảo sát bao gồm 5% khối lượng của N5. Các tính chất của E6011/IDA-2 và E664/IDA-2, sau khi kết hợp 5% wt N5 vào các chế phẩm này được cải thiện như sau: độ cứng (khoảng 10% cho E6011/IDA-2/N5 và 12% cho E664/IDA- 2/N5), chống xước (11% và 20%), chống mài mòn (5% và 4%), hấp thụ nước (35% đối với E6011/IDA-2/N5). Mặt khác, sự hấp thụ nước thấp nhất (12%) được quan sát thấy
42
đối với E664/IDA-2 với 5% khối lượng của PS1. Có thể một số hạt PS1 không được chia thành các mảng riêng biệt trong quá trình kết hợp chặt chẽ ở tốc độ cao, trải qua một sự trương nở nhẹ (trong quá trình ngâm các mẫu trong nước) bên trong lớp trên của lớp phủ.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của việc bổ sung MMT biến tính đến tính chất của sơn Hệ Đặc tính Loại mMMT Chỉ số cải thiện
(%)
Hàm lượng mMMT (wt%)
E6/Ep661
Độ cứng Chống trầy xước
Chống mài mòn Hấp thụ nước
PS1 N5 PS1 PS1
8 55 19 46
5 5 5 5
E6011/IDA-2
Độ cứng Chống trầy xước
Chống mài mòn Hấp thụ nước
N5 N5 N5 N5
10 11 5 35
5 5 5 5
E664/IDA-2
Độ cứng Chống trầy xước
Chống mài mòn Hấp thụ nước
N5 N5 N5 PS1
12 20 4 12
5 5 5 5